Un diffusore è posizionato a una piccola distanza davanti a un sensore in modo che una sorgente puntiforme temporalmente incoerente nel campo visivo rilevabile generi uno schema pseudocasuale ad alto contrasto. Le sottotravi elementari, rappresentato dai loro raggi di luce centrali, sono codificati angolarmente nel pattern Credit:Zewei Cai, Jiawei Chen, Giancarlo Pedrini, Wolfgang Oste, Xiaoli Liu, e Xiang Peng
L'imaging del campo luminoso basato su array di microlenti generalmente soffre di un compromesso intrinseco tra le risoluzioni spaziali e angolari. A tal fine, scienziati cinesi e tedeschi hanno proposto congiuntamente una modalità di imaging del campo luminoso senza lenti utilizzando un diffusore come codificatore. I raggi luminosi possono essere disaccoppiati da un'immagine rilevata con risoluzioni spazio-angolari regolabili, superando la limitazione di risoluzione del sensore. Questo lavoro indica la possibilità di utilizzare supporti di diffusione per la registrazione e l'elaborazione del campo luminoso senza lenti.
L'imaging a campo luminoso può rilevare informazioni spaziali e angolari dei raggi luminosi. Le informazioni angolari offrono capacità peculiari rispetto all'imaging convenzionale, come il cambio di punto di vista, rifocalizzazione post-acquisizione, rilevamento della profondità, estensione della profondità di campo, ecc. Il concetto di telecamere plenottiche con l'aggiunta di una matrice pinhole o di una matrice di microlenti è stato proposto più di un secolo fa. Oggi, le telecamere plenottiche basate su array di microlenti sono comunemente utilizzate per l'imaging in campo luminoso, come i prodotti disponibili in commercio, Lytro e Raytrix. Però, questi dispositivi affrontano un trade-off tra le risoluzioni spaziali e angolari; la risoluzione spaziale è in genere da decine a centinaia di volte inferiore al numero di pixel utilizzati.
In un nuovo articolo pubblicato su Scienza e applicazioni della luce , un team di scienziati del College of Physics and Optoelectronic Engineering, Università di Shenzhen, Cina e Institut für Technische Optik, Università di Stoccarda, I tedeschi hanno sviluppato una nuova modalità per l'imaging computazionale del campo luminoso utilizzando un diffusore come codificatore, senza bisogno di alcuna lente. Attraverso il diffusore, ciascun sottoraggio emesso direzionalmente da una sorgente puntiforme nel campo visivo rilevabile forma una sottoimmagine distinguibile che copre una regione specifica sul sensore. Queste immagini secondarie sono combinate in un unico modello pseudocasuale corrispondente alla risposta del sistema alla sorgente puntiforme.
Di conseguenza, il sistema ha la capacità di codificare un campo luminoso incidente sul diffusore. Stabiliamo un modello di trasmissione del campo luminoso che codifica il diffusore per caratterizzare la mappatura dei campi luminosi quadridimensionali in immagini bidimensionali, dove un pixel raccoglie e integra i contributi di diverse sottotravi. Con l'aiuto delle proprietà ottiche della codifica del diffusore, la matrice di trasmissione del campo luminoso può essere calibrata in modo flessibile attraverso un modello generato da una sorgente puntiforme. Di conseguenza, i campi luminosi sono ricostruiti computazionalmente con risoluzioni spazio-angolari regolabili, evitando la limitazione della risoluzione del sensore.
un, Un'immagine grezza è stata acquisita dal sistema. B, I campi di luce in diversi campionamenti spazio-angolari sono stati ricostruiti dall'immagine catturata. I rispettivi stack focali sono stati quindi ottenuti da questi campi di luce ricostruiti eseguendo la rifocalizzazione digitale. C, Utilizzando lo stack focale, è stata stimata la profondità dell'oggetto misurato Credito:Zewei Cai, Jiawei Chen, Giancarlo Pedrini, Wolfgang Oste, Xiaoli Liu, e Xiang Peng
I ricercatori hanno costruito un sistema sperimentale utilizzando un diffusore e un sensore. Il sistema è stato dimostrato per punti oggetto distribuiti e oggetti area, che mostra le prestazioni dipendenti dall'oggetto dell'approccio computazionale. Sono state ulteriormente analizzate le prestazioni relative ai campionamenti spazio-angolari e agli oggetti misurati. Dopo di che, questi scienziati hanno fatto un riassunto del loro approccio:
"Il miglioramento della metodologia proposta rispetto al lavoro precedente sull'imaging del campo luminoso con codifica del diffusore risiede principalmente in due aspetti. Uno è che la nostra modalità di imaging è senza lenti e quindi è compatta e priva di aberrazioni; l'altro è che la calibrazione del sistema e la ricostruzione del disaccoppiamento diventa semplice e flessibile poiché è richiesto un solo modello generato da una sorgente puntiforme, "notano
"Sulla base di questa modalità di imaging a campo luminoso senza obiettivo a scatto singolo, raggi di luce, punti di vista, e le profondità focali possono essere manipolate e il problema dell'occlusione può essere affrontato in una certa misura. Ciò consente di approfondire il meccanismo intrinseco della propagazione del campo luminoso attraverso il diffusore. È anche possibile trasformare la rappresentazione del campo luminoso di codifica del diffusore nello spazio delle fasi di Wigner in modo che l'effetto di diffrazione introdotto dalla minuscola struttura interna del diffusore possa essere preso in considerazione e possa essere sviluppata la microscopia del campo luminoso senza lente attraverso la codifica del diffusore , " concludono gli scienziati.
